机械原理课件 -9-4.1

2024/3/28
14
04
平面机ห้องสมุดไป่ตู้的力分析
2024/3/28
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平面机构的力分析概述
研究对象
平面机构中的构件和运动副
研究内容
分析机构在已知力作用下的平衡状态，以及求解 未知力
研究方法
静力学方法，包括力多边形法、解析法等
2024/3/28
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考虑摩擦时机构的受力分析
摩擦力的产生
运动副元素间的接触和相对运动
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THANKS
感谢观看
2024/3/28
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机械原理PPT课件
2024/3/28
1
目录
2024/3/28
• 机械原理概述 • 机构的结构分析 • 平面机构的运动分析 • 平面机构的力分析 • 机械的效率和自锁 • 机械的平衡与调速
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01
机械原理概述
2024/3/28
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机械原理的定义与作用
2024/3/28
定义
机械原理是研究机械系统中力的 传递、转换以及机械运动的基本 规律和原理的一门科学。
作用
机械原理为机械设计提供理论基 础，指导机械产品的设计、制造 和使用，优化机械系统性能。
4
机械原理的研究对象
机构学
研究机构的组成原理、运动学 和动力学特性。
2024/3/28
机械设计
研究机械零件的强度、刚度、 耐磨性等设计问题。
摩擦学
研究机械系统中的摩擦、磨损 和润滑问题。
机械振动
研究机械系统的振动特性和控 制方法。
自锁现象是指机械在特定条件 下，无法依靠自身力量完成动
作的现象。
自锁条件
自锁条件与机械的摩擦角、传 动比等因素有关，当满足一定 条件时，机械会发生自锁。

牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。202 0年10 月24日 星期六7 时33分 14秒Sa turday , October 24, 2020
相信相信得力量。20.10.242020年10月 24日星 期六7 时33分1 4秒20. 10.24
谢谢大家！
M f fQr
r’——当量摩擦半径
非跑合：
r
2 3
r23 r22
r13 r12
跑合： r r1 r2
2
Q
1
p
p
2r1
2
2r2
例9-2 图示偏心夹具中，已知轴径O的半径r0、当量摩擦 系数f0、偏心距e、偏心圆盘1的半径r1以及它与工件2之间 的摩擦系数f，求不加力F仍能夹紧工件时的楔紧角ß。
二、机构力分析的目的和方法
一、目的
1、确定运动副反力 2、确定机械的平衡力（力矩） （为保证机构按给定的运动规律运动，必须施加驱动力（力矩） 与已知外力相平衡，这种未知力（力矩）称为平衡力）
二、方法
静力计算： （低速）不考虑惯性力，看成平衡系统 动力计算： （高速）考虑惯性力，看成平衡系统
同时计入静载荷和动载荷的计算。应用达朗贝尔原理，假 想地将惯性力加在产生该力的构件上，则在惯性力和其它 外力的作用下，该机构及其构件都可以认为是处于平衡状 态的。因此可以用静力方法计算。这种动力计算称为动态 静力计算。
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.2407 :33:140 7:33Oc t-2024- Oct-20
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。07:33:1407 :33:140 7:33Saturday , October 24, 2020

斜面 →杠杆 →起重辘轳 →滑轮组 →手动(电动)葫芦
→现代起重机 （包括：龙门吊、鹤式吊、汽车吊、 卷扬机、叉车、电梯－电脑控制）。 研究内容：是有关机械的基本理论
－机械的组成原理、工作原理、分析和设计原理(方法)等。
典型机器的分析：
内燃机
1.内燃机
3
4
2
组成：
8 7
汽缸体1、 活塞2、 进气阀3、
▲注意培养综合分析、全面考虑问题的能力。解决同 一实际问题，往往有多种方法和结果，要通过分析、 对比、判断和决策，做到优中选优。
▲注意培养科学严谨、一丝不苟的工作作风。在今后 的工作中要与各种武器装备打交道，稍有不慎，即 可能造成损失。
0.4 机械原理课程的地位及学习课程的目的
机械工业是国民经济的基础
课程的特点：
1）实践性强 2）综合性强 3）独立性强
本课程是一门技术基础课，其研究对象是在生产实际中广泛应用的机械，所要解决的问题大 多数是工程中的实际问题（与理论力学的不同点），因此要求学生加强基本技能的训练，如 简图测绘、齿轮参数测量等。要培养工程素养，作图应严格按要求进行。要重视实验课。
本课程学习要综合运用已学过的知识，约有1/3的内容与理论力学有关。有些内容可以说 是理论力学的延续与扩展（用理论力学的原理分析具体的机械）。因此，一定要复习号理 论力学中的有关内容，如运动学、摩擦学等。
强调代替人类完成有用工作
机器：
指执行机械运动的装置，它用来变换(transmit)和传递(transform) 能量(energy)、物料(materials)与信息(information)。
王树才 The single-cylinder four-stroke internal combustion engine

机构自由度
机构具有独立运动的数目称为机构的自由度。机构自由度等于机构中所有活动 构件的自由度之和减去约束数。
2024/3/24
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机构具有确定运动的条件
机构的原动件数应等于机构的自由度
若机构自由度大于0且原动件数等于机构自由度，则机构具有确定的运动；若原 动件数小于机构自由度，则机构的运动不确定；若原动件数大于机构自由度，则 导致机构中最薄弱环节的损坏。
2024/3/24
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04
平面机构的力分析
2024/3/24
15
平面机构的动态静力分析
2024/3/24
机构动态静力分析的基本概念
引入运动副反力、驱动力和阻力等概念，阐述机构动态静力分析的 目的和任务。
机构动态静力分析的数学基础
介绍矢量运算、矩阵运算等数学工具在机构动态静力分析中的应用 。
机构动态静力分析的方法和步骤
详细阐述机构动态静力分析的方法和步骤，包括建立机构的受力模 型、列写平衡方程、求解未知量等。
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运动副中的摩擦及考虑摩擦时的机构力分析
2024/3/24
运动副中摩擦的类型和性质
01
介绍运动副中摩擦的类型，如干摩擦、边界摩擦和流体摩擦等
，并分析各种摩擦的性质和特点。
考虑摩擦时的机构力分析方法
02
阐述在考虑摩擦时，如何对机构进行受力分析，包括建立考虑
采用专门的动平衡机或静平衡机进行试验，通过测量转子的振动幅值和相位角等参数，判断其是否达到规定的平衡精 度要求。对于不合格的转子，需要进行相应的校正和调整，直至满足要求为止。
刚性转子平衡试验的注意事项
在进行转子平衡试验时，需要选择合适的试验设备和测量方法，确保试验结果的准确性和可靠性。同时 ，还需要注意试验过程中的安全问题，防止意外事故的发生。

机构与机器的运动学分析
总结词
运动学分析是研究机构和机器中构件运动规律的方法，包括位置、速度和加速度 分析。
详细描述
通过运动学分析，可以确定各构件之间的相对位置关系、运动速度和加速度，从 而为机器的动态性能分析和优化设计提供基础。在分析过程中，通常采用坐标系 和参数方程来描述各构件的运动状态，并利用数学模型进行表达。
提高机械稳定性的措施
总结词：提高机械稳定性的措施包括优化结构设计、 增加阻尼材料、合理配置支撑等。这些措施有助于提 高机械系统的固有频率和阻尼比，从而提高其稳定性 。
详细描述：为了提高机械稳定性，可以采取多种措施。 首先，优化结构设计是关键，通过改进机械部件的形状 、尺寸和连接方式等，可以提高其刚度和质量分布的均 匀性，从而提高系统的固有频率和阻尼比。其次，增加 阻尼材料可以有效吸收振动能量，降低系统的振动幅值 ，从而提高其稳定性。此外，合理配置支撑也是重要的 措施之一，它可以减小机械部件的变形和振动，从而提 高其稳定性。在实际应用中，可以根据具体情况选择合 适的措施来提高机械稳定性。
动力学模型
动态优化设计
通过建立数学模型描述机械系统的动 态特性，包括运动方程、力矩方程等 。
根据机械系统的性能要求，优化设计 机械系统的结构参数和运动参数。
动态分析方法
通过求解动力学模型，分析机械系统 的动态响应，包括位移、速度、加速 度等。
机械系统动力学的应用实例
车辆动力学
研究汽车、火车等车辆的动力学 特性，包括悬挂系统、转向系统
2023-2026
END
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REPORTING
机等。
PART 02
机构与机器

机械原理的定义与重要性
2024/1/25
定义
机械原理是研究机械系统运动、 力和能量转换规律的科学。
重要性
机械原理是机械工程学科的基础 ，对于理解和分析机械系统的性 能、优化机械设计和提高机械效 率具有重要意义。
4
机械原理的研究对象和内容
研究对象
机构学
传动学
控制理论
机械系统，包括机构、 传动、控制等子系统。
动力学原理
牛顿运动定律、动量定理、动能定理等是机械系统动力学的基本原理，它们揭示了机械系 统运动的基本规律。
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机械系统的运动方程和求解方法
运动方程的建立
根据机械系统的受力情况和约束条件，可以建立机械系统的运动方程。这些方程通常是一组微分方程或差分方程。
2024/1/25
求解方法
求解机械系统的运动方程可以采用解析法、数值法或图解法等方法。其中，解析法可以得到精确的解，但通常只适用 于简单的机械系统；数值法可以求解复杂的机械系统，但得到的是近似解；图解法则是一种直观形象的求解方法。
工艺特点
机械制造工艺具有多样性、复杂性 和综合性等特点，需要根据不同的 产品要求和生产条件制定相应的工 艺方案。
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机械制造装备的分类和特点
加工装备
包括机床、刀具、夹具等，用于 对原材料进行切削、磨削等加工 操作，具有高精度、高效率和高
自动化等特点。
热处理装备
包括加热炉、淬火设备、回火设 备等，用于改善材料的力学性能 和加工性能，提高产品的使用寿
稳定性概念及判定方法：稳定性是指 机械系统在受到扰动后能否恢复到原 平衡状态的能力。稳定性的判定方法 包括静力学判定法、动力学判定法和 能量判定法等。其中，静力学判定法 主要关注机械系统在平衡位置附近的 稳定性；动力学判定法则通过分析机 械系统的运动方程来判断其稳定性； 能量判定法则是通过分析机械系统的 能量变化来判断其稳定性。

F = 3×n - （2pl+ph)-F'
虚约束及其去除方法 虚约束是指机构中某些运动副代入得对机构运动
其重复约束作用的约束，其数目以p´表示。 除去虚约束的方法：
先将机构中引入虚约束的运动副或运动链部分除 去，再来计算机构的自由度。
或从机构的约束数中减去虚约束数目p´。 F = 3×n - （2pl+ph-p')-F'
位 置 ， 因 P13 为 机 构 3 的绝对瞬心，则有
3
vB l BP13
2l AB l
BP13
2.56rad / s
vC l CP133 0.4m / s vE l P13E3 0.357m / s
3）定出构件3的BC线上速度最小的点E的位置，因 BC线上速度最小之点必与P13点的距离最近，故 从P13 引BC的垂线交于点E。由图可得
4）定出VC =0 时机构的两个位置，量出
1 26.4
2 226.6
已 知 ： 图 示 导 杆 机 构 尺 寸 ： lAB=0.051m ， lAC=0.114m, ω1 =5rad/s。试用瞬心法确定：机构在 图示位置导杆3的角速度ω3的大小和方向。
通过自由度计算判断图示运动链是否有确定运动 （图中箭头所示构件为原动件）。如果不满足有确定 运动的条件，请提出修改意见并画出运动简图。
n=4, PL=6, PH=0, F= 3n-2PL -PH=3×4－2×6-1×0=0
F=3×10－2×13－2－1=1
计算下列各运动链的自由度，并指出其中是否 有复合铰链、局部自由度、虚约束（应说明属于哪 一类虚约束）。最后判断该机构是否有确定运动 （图中箭头所示构件为原动件），为什么？
若构成的是相对不可动的系统，则为珩架或结构 体，即蜕变为一个构件。运动链有首末封闭的闭链， 也有未封闭的开链。运动链还有平面运动链和空间运 动链之分。

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数一数，这是多少缸、多少气门 的发动机
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德国人菲加士·汪克尔在上世纪初 发明的转子发动机
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机械工程师给妻子的戒指，每次 吵架狂怒可以转动几下静一静，
败败火，结果……更抓狂了
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磁性软泥吞没小铁球，只要在软泥中添加细 细的氧化铁粉就可以制成这样神奇的自带吞
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扭簧摆动机构，工程师既熟悉又 陌生的机构
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13
连续摆、滑机构
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这一定是中国保定出品的机械手， 保定府才玩铁球嘛
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鲁班自制飞鸟，骑乘游九州，不 是传说哦
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让人发狂的异型齿轮机构，你能 想象其中的三维啮合和运行状态
吗
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除了炫技，这个齿轮机构实在没 有卵用
连续的印象
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7
特殊的减速传动机构，有没有参 考性？
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8
中学生用乐高积木营造的自动化 世界
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9
周期性滑轨拨叉机构，巧妙而常 用的机械结构
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10
细密的小型金属锁链就是这样高 速形成的
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最清晰、完整的自动枪械（机枪） 上弹、击发、退壳机构
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无管虹吸原理
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噬功能的磁性泥了。
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22
原来这就是装冰淇淋的蛋卷
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24
开锁过程原来是这样的
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25
火车头原理

作机械的基础。
5
桔槔
一根竖立的架子上加上一根细长的杠杆，当中是支 点，末端悬挂一个重物，前段悬挂水桶。一起一落，汲 水可以省力。当人把水桶放入水中打满水以后，由于杠 杆末端的重力作用，便能轻易把水提拉至所需处。桔槔 早在春秋时期就已相当普遍，而且延续了几千年，是中 国农村历代通用的旧式提水器具。这种简单的汲水工具 虽简单，但它使劳动人民的劳动强度得以减轻。
机械原理
机械原理教学课件
第一章 绪论 第二章 机构的结构分析 第三章 平面机构的运动分析 第四章 平面机构的力分析 第五章 机械的效率和自锁 第六章 机械的平衡 第七章 机械的运转及其速度波动的调节 第八章 平面连杆机构 第九章 凸轮机构及其设计 第十一章 轮系及其分类
第一章 绪论
信息，以代替或减轻人类的劳动。
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原动机与工作机
原动机：凡将其他形式能量变换为机械能的机 器称为原动机，如内燃机、电动机（分别将热 能和电能变换为机械能）等都是原动机。
工作机：凡利用机械能去变换或传递能量、物 料、信息的机器称为工作机，如发电机（机械 能变换为电能）、起重机（传递物料）、金属 切削机床（变换物料外形）、录音机（变换和 传递信息）等都属于工作机。
使用机器的水平是衡量一个国家现代化程 度的重要标志。
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机器图例
自动换刀机构
滚珠螺杆传动
机构
9
轿车的总体构造
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内燃机——用途最广的热力机械
11
柴油机与汽油机
12
小型精密之伺服冲床
13
§0-1机械原理课程的研究对象和内容
机械原理是一门研究机械的运动学和 动力学分析与设计基本理论问题的课 程。
一、机械原理课程的研究对象 机械(Machinery)是机器(Machine)与机

《机械原理》ppt课件
2024/3/26
1
目录
2024/3/26
• 机械原理概述 • 机构的结构分析与设计 • 机械传动与驱动 • 机械系统动力学与振动 • 机械制造工艺与装备 • 现代机械设计方法与展望
2
01
机械原理概述
Chapter
2024/3/26
3
机械原理的定பைடு நூலகம்与重要性
定义
机械原理是研究机械系统中力和运动传递、转换及其控制规律的科学。
2024/3/26
机械制造工艺的流程
包括生产准备、毛坯制造、零件加工、产品装配、调试与验 收等阶段。
21
机械制造装备的分类和特点
2024/3/26
机械制造装备的分类
根据加工方式和功能，机械制造装备 可分为金属切削机床、锻压机床、铸 造设备、焊接设备、热处理设备等。
机械制造装备的特点
高精度、高效率、高自动化、高柔性 等。
2024/3/26
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02
机构的结构分析与设计
Chapter
2024/3/26
7
机构的基本概念和分类
机构定义
由刚性构件通过运动副连接而成的系统，用于传递运动和力。
机构分类
根据运动特性可分为连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等。
运动副类型
包括低副（转动副、移动副）和高副（点接触、线接触）。
2024/3/26
借助计算机技术和人工智能技术 ，提高机械设计的自动化和智能 化水平。
2024/3/26
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计算机辅助设计在机械设计中的应用
三维建模与仿真
利用CAD软件进行三维建模，实 现产品的虚拟设计和仿真分析。
数控编程与加工